Znajdź swój algorytm poszukiwania rozwiązań

Badania nad innowacyjnością przeprowadzone przez dr. George’a Landa i Beth Jarman

Dwóch amerykańskich naukowców opracowało w latach 60. XX wieku test dla NASA, który był wykorzystywany do wyłonienia najbardziej innowacyjnych inżynierów (przypomnę, że pierwsze załogowe lądowanie na Księżycu miało miejsce w lipcu 1969 r.). 
Wyniki, które otrzymywano po zastosowaniu tego narzędzia zachęciły naukowców do zastosowania go na próbie 1600 dzieci w wieku od 4 do 5 lat. Rezultaty zaskoczyły wszystkich. 

Celem porównania dokonano odniesienia do wyników uzyskanych w grupie 280 tysięcy dorosłych o średniej wieku 31 lat.
W tym teście 98% 4−5-latkow uzyskało najwyższy poziom („geniusz”), podczas gdy tylko 2% 31-latków mogło się pochwalić takim wynikiem. Po kolejnych 5 i 10 latach, odpowiednio 30% i 12% (tych samych) dzieci uzyskiwało najwyższy wynik.

Co takiego dzieje się z naszymi umysłami, że jesteśmy najbardziej kreatywni na długo zanim zaczniemy tej kreatywności potrzebować w życiu zawodowym?

Doktor Land twierdzi, że każdy człowiek posługuje się dwoma rodzajami myślenia. Myśleniem dywergencyjnym i konwergencyjnym.
Rożnica między nimi polega na tym, że myślenie dywergencyjne (rozbieżne) to badanie wielu możliwych sposobów rozwiązania problemu. Podczas rozwiązywania problemu podchodzimy do zagadnienia na kilku płaszczyznach na raz, nie oceniamy i nie faworyzujemy konkretnego rozwiązania. Szukamy kreatywnych, różnorodnych odpowiedzi. Myślimy w sposób nieszablonowy, poszukując skutecznych rozwiązań. W życiu codziennym tego typu myślenie towarzyszy nam w sytuacjach kryzysowych, kiedy szukamy możliwości wyjścia z nich poprzez analizowanie wszystkich możliwych dróg. W odróżnieniu od powyższego myślenie konwergencyjne (zbieżne), to poszukiwanie jednego, właściwego rozwiązania. Mamy wówczas do czynienia z gromadzeniem faktów i układaniem ich we właściwym porządku, bardzo często narzuconym. Co Ci to przypomina?
W szkole to było na przykład pisanie wypracowań według z góry narzuconego schematu czy znalezienie rozwiązania przy wykorzystaniu dotychczasowych zasobów i poznanych metod. Tutaj nie ma miejsca na kreatywność. Albo inaczej, jest miejsce na kreatywność, o ile mieści się w narzuconych ramach.

Tabela 1. Stopnie wynalazczości

Źródło: Wikipedia.

Oczywiście oba rodzaje myślenia są nam potrzebne. To sytuacja, w której się znaleźliśmy powinna określać, którego użyjemy. W sytuacjach niejasnych, wieloznacznych nasze myślenie częściej ma charakter dywergencyjny. Natomiast problemy dobrze określone, jasno postawione uruchamiają częściej myślenie konwergencyjne.
Zdaniem dr. Landa problem tkwi w tym, „że w szkołach uczymy dwóch rodzajów myślenia na raz […]. Kiedy zajrzymy w głąb mózgu, zobaczymy neurony, które walczą ze sobą i zmniejszają siłę umysłu, ponieważ ciągle oceniamy, krytykujemy i cenzurujemy”. „Tak nie można”, „Tego już próbowaliśmy i nie zadziałało”, „To jest szalony pomysł”, „To nie jest korporacyjne narzędzie, nie możesz tego używać” − to nie zachęca do poszukiwania nowych rozwiązań.
Z drugiej jednak strony w życiu dorosłym (czytaj zawodowym), oczekujemy od siebie i innych innowacyjności, kreatywności. Jak zatem podnieść się na wyżyny i nie pozostać w grupie 98% uzyskujących poziom niższy niż „geniusz”?

TRIZ 40 − narzędzie wspierania innowacyjności „dla dorosłych”

TRIZ to metoda rozwiązywania problemów, która została opracowana przez Genricha Altshullera. TRIZ jest oparty na analizie patentów i innych źródeł wiedzy technicznej, aby zidentyfikować uniwersalne zasady wynalazczości.
TRIZ to skrót od Teoria Rozwiązywania Problemów Wynalazczych (z języka rosyjskiego − Теория решения изобретательских задач).
Jednym z kluczowych elementów TRIZ jest lista 40 zasad innowacji, które są uniwersalnymi rozwiązaniami dla typowych problemów wynalazczych. Każda zasada jest opisana w sposób ogólny, tak aby mogła być zastosowana w różnych dziedzinach techniki. W odróżnieniu na przykład od burzy mózgów, de Bono czy 6-3-5, TRIZ 40 wprowadza algorytm poszukiwania rozwiązań ponad losowość generowanych pomysłów. 
W praktyce TRIZ jest i może być stosowany w różnych dyscyplinach zawodowych, na przykład przez inżynierów, wynalazców i menedżerów do generowania nowych pomysłów, rozwiązywania problemów i tworzenia nowych produktów i usług. TRIZ jest również stosowany w edukacji, aby nauczyć studentów i młodych profesjonalistów, jak myśleć innowacyjnie i kreatywnie.
Aby skutecznie wykorzystać metodę TRIZ, należy zastosować następujące narzędzia:

• Lista 40 zasad innowacji − jest to zestaw uniwersalnych rozwiązań dla typowych problemów wynalazczych. Każda zasada jest opisana w sposób ogólny, aby mogła być zastosowana w różnych dziedzinach techniki.
• Analiza sprzeczności − TRIZ identyfikuje sprzeczności, które są źródłem problemów wynalazczych. Analiza sprzeczności pomaga zrozumieć, jakie są główne przeszkody na drodze do rozwiązania problemu.
• Matryca sprzeczności − jest to narzędzie, które pomaga znaleźć odpowiednie zasady innowacji do rozwiązania danego problemu. Matryca sprzeczności jest tabelą, która łączy różne typy sprzeczności z odpowiednimi zasadami innowacji.
• Algorytm ARIZ − jest to szczegółowy proces rozwiązywania problemów, który kieruje użytkownika przez różne etapy rozwiązywania problemu, od identyfikacji problemu po generowanie i ocenę rozwiązań.
   

Tabela 2. Nazwy kolumn i wierszy w macierzy sprzeczności

Na stronach Wikipedii można znaleźć tabelę (tabela 1), która zestawia stopnie wynalazczości w odniesieniu do częstotliwości ich pojawiania się, potrzebnej wiedzy oraz orientacyjnej liczby prób (i błędów).
Zdaniem specjalistów stosowanie metody TRIZ 40 pozwala przenieść się z I poziomu wynalazczości na poziom II i z poziomu III na poziom wyższy.
Analiza sprzeczności jest kluczowym elementem metody TRIZ. Polega na identyfikacji sprzeczności, czyli sytuacji, w których dążenie do poprawy jednego parametru systemu prowadzi do pogorszenia innego parametru. Na przykład, możemy chcieć zwiększyć moc samochodu (parametr, który chcemy poprawić), ale może to prowadzić do zwiększenia zużycia paliwa (parametr, który się pogarsza). To jest sprzeczność.
Celem analizy sprzeczności jest znalezienie rozwiązania, które pozwoli poprawić jeden parametr bez pogorszenia innego. Macierz sprzeczności to narzędzie używane w metodzie TRIZ do identyfikacji i rozwiązywania sprzeczności technicznych. Jest to tabela, która łączy różne typy sprzeczności z odpowiednimi zasadami innowacji.
Macierz składa się z 39 wierszy i 39 kolumn, które reprezentują różne parametry techniczne. Każdy parametr (tabela 2), jest numerowany od 1 do 39. Wiersze reprezentują parametry, które chcemy poprawić, a kolumny reprezentują parametry, które mogą się pogorszyć, gdy dążymy do poprawy parametru wiersza.
Na przecięciu wiersza i kolumny znajdują się podpowiedzi (z listy 40 zasad innowacji TRIZ, zwanych też chwytami wynalazczymi), które mogą być użyte do rozwiązania danej sprzeczności. Na przykład, jeśli chcemy zwiększyć wytrzymałość obiektu (parametr, który chcemy poprawić) bez zwiększania jego ciężaru (parametr, który nie może się pogorszyć), znajdujemy przecięcie odpowiednich wiersza i kolumny w macierzy sprzeczności. Te zasady są wynikiem analizy tysięcy patentów i innych źródeł wiedzy technicznej. 
To, jak wygląda proces szukania podpowiedzi w rozwiązywaniu problemów wynalazczych, prezentuje rysunek 1. Mierzymy się z konkretnym problemem, ale nie przechodzimy od razu do konkretnego rozwiązania. TRIZ wprost go nam nie podpowie. Nasz konkretny problem musimy określić w postaci sprzeczności. Coś musimy poprawić, nie pogarszając czegoś innego. Wybierając oba czynniki, 
TRIZ 40 podpowiada nam ogólne rozwiązanie lub rozwiązania. To one stają się przedmiotem dalszej analizy i burzy mózgów. Tym razem jednak skupionej wokół konkretnej podpowiedzi, jak dokonać zmiany, która poprawi, a nie pogorszy sytuację. 

Przykład
W procesie produkcyjnym wytwarzane są dwa półwyroby − A i B, które muszą być suszone (aktualnie suszenie odbywa się rozdzielnie). Oba wchodzą w skład tego samego wyrobu. Suszenie odbywa się w komorach wentylowanych w sposób wymuszony i ogrzewanych za pomocą grzałek elektrycznych. Łączna moc urządzeń elektrycznych to 25 kW. Suszenie trwa 20 godzin w przypadku półwyrobu A i 30 godzin dla półwyrobu B. Czas przygotowania wsadu do komory suszarniczej w obu przypadkach wynosi 8 godzin. 

Cel: z uwagi na ślad węglowy zmniejszyć zużycie energii elektrycznej potrzebnej do suszenia, ale nie wydłużać czasu suszenia.
Zespół składający się z pracowników produkcji i utrzymania ruchu, który podjął się analizowania tego przypadku zaprosił do udziału technologów.
Pracownicy, wykorzystując macierz sprzeczności, wybrali następującą sprze-
czność jako najbardziej pasującą do tak postawionego problemu:

• Cecha, którą chcemy poprawić: zużycie energii przez obiekt nieruchomy.
• Cecha, której nie możemy pogorszyć: produktywność.
   

Na przecięciu kolumny zużycie energii przez obiekt nieruchomy i produktywność odczytano dwie podpowiedzi – kierunki, w które należy podążać, aby zbliżyć się do rozwiązania. Są nimi chwyty wynalazcze oznaczone liczbami 1 i 6.

Pierwszy z chwytów to segmentacja (1), a drugi uniwersalność (6).
Poniżej podpowiedzi, jakie TRIZ dostarcza (to one kryją się za liczbami 1 i 6):

Segmentacja (1)
Podziel obiekt na niezależne części.
Zastąp komputer typu mainframe komputerami osobistymi.
Zamień dużą ciężarówkę na ciężarówkę z przyczepą.
W przypadku dużego projektu użyj struktury podziału pracy.
Spraw, aby przedmiot był łatwy do demontażu.
Meble modułowe. 
Szybkozłącza w instalacjach wodno-kanalizacyjnych.
Zwiększ stopień fragmentacji lub segmentacji.
Zamień pełne rolety na żaluzje.
Zamiast folii lub pręta należy używać sproszkowanego metalu spawalniczego, aby uzyskać lepszą penetrację złącza.

Uniwersalność (6)
Spraw, aby część lub cały obiekt spełniał wiele funkcji; wyeliminować potrzebę stosowania innych części.
Rączka szczoteczki do zębów zawiera pastę do zębów.
Fotelik samochodowy dla dziecka można przekształcić w wózek spacerowy.
Kosiarka do mulczowania trawy.
Lider zespołu pełni funkcję rejestratora i chronometrażysty.
CCD (urządzenie ze sprzężeniem ładunkowym) z mikrosoczewkami utworzonymi na powierzchni.

Rysunek 3. Mapa myśli (Mind map)

Wykorzystując powyższe podpowiedzi, zespół roboczy zebrał na drodze burzy mózgów pomysły, które trafiły do Mapy myśli (Mind map). Rysunek 3 jest częścią większej całości i zawiera tylko te pomysły, które postanowiono dalej rozwijać, testować i wdrażać.
To jest realny przykład, który miał miejsce 3 lata temu. Zakończył się powodzeniem. Nie tylko udało się zmniejszyć zużycie energii elektrycznej o 3 kWh/cykl/komorę, ale również skrócono czas suszenia do 22 go-
dzin. Dzięki połączeniu suszenia obu detali w jednym czasie w jednej komorze uzyskano także lepsze zbilansowanie produkcji (oba detale opuszczają komory do suszenia jednocześnie).
Oto pełna lista 40 zasad innowacji TRIZ:

• Segregacja: Podziel obiekt na niezależne części.
• Wydzielenie: Wyodrębnij (lub wydziel) „problemową” część lub właściwość obiektu.
• Lokalna jakość: Zmień obiekt z jednorodnego na niejednorodny, zmień zewnętrzne środowisko lub wprowadź gradienty.
• Asymetria: Zmień symetrię obiektu lub systemu.
• Zasada łączenia: Połącz w jednym obiekcie części lub właściwości, które wcześniej były rozdzielone.
• Uniwersalność: Spraw, aby obiekt pełnił różne funkcje, eliminując potrzebę innych obiektów.
• Zagnieżdżone struktury: Umieść jeden obiekt wewnątrz drugiego; umieść każdy obiekt z kolei wewnątrz innego.
• Przeciwwaga: Zneutralizuj wagę obiektu przez interakcję z otoczeniem.
• Wstępne naprężenie: Wprowadź naprężenia w obiekcie, zwiększając jego stabilność.
• Wstępne działanie: Wykonaj wymagane zmiany w obiekcie z wyprzedzeniem.
• Wstępnie podłożona poduszka: Wprowadź w obiekcie wstępne uszkodzenia, które będą neutralizować wpływ szkodliwych czynników.
• Równoważność: Zmień warunki tak, aby obiekt nie musiał być podniesiony.
• Inwersja  „Inna droga”: Zmień sposób działania obiektu.
• Krzywizny: Zastąp liniowe części lub powierzchnie płaskie przez krzywizny; zastąp kuboidalne formy przez sferyczne.
• Dynamiczność: Zmień obiekt lub środowisko z nieruchomego na ruchome, od stałego do zmiennego.
• Częściowe lub nadmiernie działanie: Jeśli trudno jest zrobić coś bezpośrednio, zrób to z nadmiarem lub tylko częściowo.
• Przeniesienie do innego wymiaru: Przenieś obiekt do innej wymiarowości lub zmień liczbę wymiarów obiektu.
• Mechaniczne oscylacje: Wprowadź oscylacje lub fale.
• Okresowe działanie: Zamiast ciągłego działania, użyj okresowego lub pulsacyjnego.
• Zasada ciągłości: Wydłuż czas trwania użytecznego działania obiektu.
• Podwyższona prędkość działania: Jeśli działanie jest trudne do wykonania w danym tempie, zmień to tempo.
• Zasada zmiany (równoważności): Wykorzystaj szkodliwe czynniki lub efekty do uzyskania pozytywnego efektu.
• Zasada sprzężenia zwrotnego: Wprowadź sprzężenie zwrotne.
• Zasada pośrednika: Użyj pośrednika lub dodaj go, jeśli go brakuje.
• Zasada samoobsługi: Obiekt powinien służyć sam sobie, wykonując pomocnicze i naprawcze działania.
• Kopiowanie: Zamiast niedostępnego obiektu, użyj jego kopii lub odbicia.
• Niska trwałość: Zastąp drogi obiekt przez tani, nawet jeśli będzie miał krótki okres eksploatacji.
• Zastąpienie mechanicznego systemu: Zastąp mechaniczny system przez optyczny, akustyczny lub zapachowy.
• Zasada płynności: Zastąp stałe części obiektu przez gazowe lub ciekłe.
• Elastyczne powłoki i cienkie filmy: Zastąp tradycyjne konstrukcje przez powłoki lub cienkie filmy.
• Użyj porowatych materiałów: Zmień stopień porowatości obiektu lub środowiska.
• Zmiana koloru: Zmień kolor obiektu lub jego otoczenia.
• Jednorodność: Użyj materiałów, które są dostosowane do określonych warunków.
• Odrzucenie i regeneracja części: Odrzuć lub regeneruj zużyte części obiektu.
• Zmiana parametrów: Zmień stan obiektu, gęstość, stopień elastyczności, temperaturę.
• Zasada przemian fazowych: Zmień stopień oksydacji obiektu lub środowiska.
• Termiczny ekspander: Użyj ekspansji cieplnej obiektu lub środowiska.
• Silne utleniacze: Użyj silnych utleniaczy.
• Elementy inercyjne: zastąp otoczenie normalne inercyjnym, np. próżnią.
• Kompozytowe materiały: Zastąp jednorodne materiały kompozytowymi.
   

Co dalej?

Zachęcam do przeanalizowania, a nawet przećwiczenia „na sucho” paru przykładów, wykorzystując dostępne zasoby znajdujące się na stronie: https://www.triz40.com/TRIZ_GB.php. Dzięki tej stronie można w łatwy sposób wybrać sprze-
czności i otrzymać natychmiast tzw. chwyty, czyli podpowiedzi, gdzie szukać rozwiązań sprzeczności. To jedna z opcji łatwego rozpoczęcia przygody z TRIZ 40. 
Zachęcam również do zaznajomienia się z algorytmem ARIZ (Algorytm Rozwiązywania Zadań Wynalazczych), który jest procesem rozwiązywania problemów wynalazczych i który kieruje użytkownika przez różne etapy rozwiązywania problemu, od identyfikacji problemu po generowanie i ocenę rozwiązań.
Nadmienię tylko, że podstawowe kroki algorytmu ARIZ mogą obejmować:

• Określenie problemu: Zrozumienie i jasne zdefiniowanie problemu, który ma zostać rozwiązany.
• Analiza problemu: Zbadanie problemu pod kątem jego przyczyn, skutków, ograniczeń i innych istotnych aspektów.
• Identyfikacja sprzeczności: Znalezienie sprzeczności, które są źródłem problemu i które muszą zostać rozwiązane.
• Formułowanie problemu wynalazczego: Przekształcenie problemu praktycznego w problem wynalazczy, który może być rozwiązany za pomocą zasad TRIZ.
• Rozwiązanie problemu wynalazczego: Zastosowanie zasad TRIZ do rozwiązania problemu wynalazczego i wygenerowanie potencjalnych rozwiązań.
• Ocena i wybór rozwiązań: Ocena wygenerowanych rozwiązań pod kątem ich skuteczności, kosztów, realizowalności i innych istotnych kryteriów.
• Implementacja rozwiązania: Wdrożenie wybranego rozwiązania i ocena jego skuteczności w praktyce.
   

Pamiętaj, że skuteczne zastosowanie TRIZ 40 wymaga praktyki i doświadczenia. Jego zastosowanie może wymagać szkolenia i wsparcia od doświadczonych praktyków. Powodzenia w stosowaniu TRIZ 40!